CN105228875B - 具有内燃机和自动变速箱的动力系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种动力系统(20)的控制方法，所述动力系统具有内燃机(MTH)和自动变速箱(BV)并且用于并联式混合动力车辆(10)的车桥(12，14)中的一个(12)，所述内燃机与所述自动变速箱之间经由离合器(EMB)而联接，所述并联式混合动力车辆能够在为所述并联式混合动力车辆的所述车桥中的另一个(14)设置的电机(MELAR)的作用下行驶。所述方法包括的驱动装置停机阶段(TDCR，DGMP，TDM)由通过切断接触使车辆停止运行的要求(TDCR)引起，而动力系统(20)的变速箱(BV)被控制成以前进(D)或后退(R)的运行模式中的一个来运行，同时减速齿轮分离。所述驱动装置停机阶段包括按顺序进行的接合变速箱的减速齿轮(R1)的步骤(TCR1，TENG，TR1)和操控离合器闭合的步骤(TCEMB，TRF，TEMBF)。一种采用这种方法的并联式混合动力车辆(10)。

Description

具有内燃机和自动变速箱的动力系统的控制方法
技术领域
本发明涉及一种具有内燃机和自动变速箱的动力系统的控制方法。
背景技术
存在管理具有自动变速箱的车辆固定不动的问题。该不动或是仅通过制动器来执行，或是还通过变速箱来执行。在后一种情况下，为了能够使车辆通过传动装置而不动，需管理决定止动的策略以及与止动件联接的特定致动器，或者例如能够经由变速箱与驱动轮接合的其它部件。这些致动器可能是复杂且昂贵的。
文件FR2834323描述了一种用于启动自动变速箱停车锁止的方法和装置。
当车辆为并联式混合动力车辆时，为了使该车辆不动，存在管理由通过切断接触使车辆停止运行的要求引起的驱动装置停机的其它问题，例如由文件FR2834323提供的解决方法不足以解决这些其它问题。
发明内容
本发明的目的在于改善这些存在的解决方法。
为此，本发明的目的在于提供一种动力系统的控制方法，所述动力系统具有经由离合器联接的内燃机和自动变速箱并且用于并联式混合动力车辆的车桥中的一个，所述并联式混合动力车辆能够在为所述并联式混合动力车辆的所述车桥中的另一个设置的电机的作用下行驶。所述方法包括由通过切断接触使车辆停止运行的要求引起的驱动装置停机阶段，而该动力系统的变速箱被控制成以前进或后退的运行模式中的一个来运行，同时减速齿轮分离。所述驱动装置停机阶段包括按顺序进行的接合变速箱的减速齿轮的步骤和操控离合器闭合的步骤。
在根据本发明的方法的各种实施例中，还可任选地借助于其中一个和/或另一个以下设置：
-期望车辆速度或变速箱的输出轴转速小于阈值VminBV，以接合齿轮，并且期望车辆速度小于阈值VminEMB，以控制离合器的闭合；
-接合变速箱的减速齿轮的步骤包括接合齿轮的目标子步骤和切实地接合所述齿轮的子步骤；
-接合齿轮的目标子步骤的条件为车辆速度或变速箱的输出轴转速小于阈值VminBV；
-操控离合器闭合的步骤包括闭合的目标子步骤和实施所述闭合的子步骤；
-闭合离合器的目标子步骤的条件为车辆速度小于阈值VminEMB；
-在实施切断该动力系统的阶段结束时，期望接合变速箱的减速齿轮，并且期望离合器闭合在静止时的接合位置；
-实施切断动力系统的阶段的结束包括计算机的中止；
-驱动装置停机阶段包括一段时间间隔内的停机中间状态，之后转换至停机状态，接合变速箱的减速齿轮的步骤和操控离合器闭合的步骤发生在停机中间状态下的时间间隔内。
此外，本发明的目的还在于提供一种包括车桥系统和另一车桥的并联式混合动力车辆，所述车桥系统包括具有内燃机和自动变速箱的动力系统，所述内燃机与所述自动变速箱之间经由离合器联接，所述另一车桥能够使所述并联式混合动力车辆在电机的作用下行驶。车辆包括设置有计算机的控制系统，所述计算机实施符合本发明的控制方法，以便能够在通过切断接触使车辆停止运行的要求下实施驱动装置停机阶段，而动力系统的变速箱被控制成以前进或后退的运行模式中的一个来运行，同时减速齿轮分离。
附图说明
通过阅读以下作为非限制性示例给出的其中一个实施例的详细描述和附图，本发明的其它目的、特征和优点将更加清楚，在附图中：
-图1为能够实施根据本发明的车桥系统控制方法的混合动力车辆的结构示意图；
-图2所示的运行曲线图示出了根据本发明的方法的参数。
具体实施方式
通过参考附图，附图标记10表示根据本发明的并联式混合动力车辆的示例，该车辆包括每个都设置有车轮16的前桥12和后桥14，所述车轮能够根据行驶情况而被驱动。图1示出了并联式混合动力车辆10的结构示例，该车辆中应用了根据本发明的控制方法。
前桥12的前传动轴12A设置用于由前动力系统20驱动旋转。前动力系统20包括通过离合器EMB与变速箱BV连接的内燃机MTH，前传动轴12A在变速箱BV的输出端。而且，前动力系统20包括与内燃机MTH联接的起动器，同时包括前电机MELAV，以例如在城市环境中启动经常在车辆不行驶时停止的该内燃机。前电机MELAV包括由电池26供电的电动机。所述电池的功率足够大。
混合动力车辆10的后桥14的车轮16可由后电机MELAR驱动，所述后电机包括通过牙嵌式接合装置30、减速器32和差速器34而与后桥14的后传动轴14A连接的电动机。后电机MELAR的电动机与电池26电气连接，所述电池的功率足够大，以能够在内燃机MTH熄灭时驱动混合动力车辆10的后桥14的车轮16旋转。供电连线26L使电池26与电机MELAV和MELAR连接。
牙嵌式接合装置30包括设置有嵌牙的转动构件式输入端30N，该输入端与后转动电机MELAR的转子旋转连接。牙嵌式接合装置30包括设置有嵌牙的转动构件式输出端30S，该输出端通过减速器32和差速器34而与后桥的车轮16的传动轴14A旋转连接，所述差速器分配在左侧传动轴和右侧传动轴上的转矩。
并联式混合动力车辆的控制系统包括动力传动系统的监控系统42，以经由控制类数据的连线42L协调驱动装置的由于前动力系统20和后电机MELAR的运行。这些连线42L由图1上的点划线所示。在监控系统42中，操控单元42R由虚线所示。在这些单元中，例如可非限制性地存在专用于后电机MELAR及其牙嵌式接合装置30的计算机、专用于操控带有前电机MELAV的内燃机MTH的计算机以及专用于操控带有离合器EMB的变速箱BV的计算机。监控系统42能够根据驾驶员的要求通过分配要得到的功率来决定行驶模式，以得到运行点的优化。
监控系统42因此可包括不同的计算机，所述不同的计算机用于内燃机MTH、变速箱BV、电机以及所述电机的供电装置的运行，并且所述不同的计算机任选地具有单独的壳体。通常，每个构件(如内燃机MTH、变速箱BV或后电机MELAR)在监控系统42的控制下由附近的固有控制系统来操控，所述监控系统作出决定并且使动作同步，以满足驾驶员意愿。传送控制性数据的连线42L按照原理被象征示出。
通常，监控系统42管理车辆起动的运行，同时尤其管理后电机和牙嵌式接合装置的自动化，以尽可能避免在车桥的各个机械元件或电机的其它转动零件中的冲击。而且，根据车辆的寿命情况和状态，该监控系统42决定行驶模式、协调所有过渡阶段以及选择运行点，以优化燃料消耗、污染状况和车况。
如图1所示，混合动力车辆10的结构能够使前桥12和后桥14完全断联。混合动力车辆10因此可在不同行驶模式下运行。这些行驶模式尤其包括使用后电机MELAR的电动模式，此时内燃机MTH停止，变速箱BV位于死点以及/或者离合器EMB断开。这些行驶模式包括被称为“混合动力”(HY)模式的运行模式，该模式允许使用后电机和内燃机这两个驱动装置行驶，以使四个车轮均为驱动轮。在其它行驶模式中，前电机MELAV同样可辅助内燃机MTH。
该车辆因此可根据由监控系统42管理的各种驱动模式运行。例如，在驾驶员的加速或使用低速的要求下，该系统仅使用电能，该模式被称为“纯电动”(TEP)运行模式，而在驾驶员有较强的加速意愿的情况下，该系统以组合的方式采用两种类型的能量，该模式被称为“混合动力”(HY)运行模式。对于从TEP模式转换到HY模式的情况或相反的情况，需要或是借助于由离合器EMB构成的联结系统、或是借助于变速箱BV、或是同时借助于这两者来断开以及闭合前桥的动力传动系统。
变速箱包括多对(例如6对)独立的减速齿轮，以及该变速箱的类型例如为具有支撑着齿轮机构中的小齿轮的平行轴，每个齿轮机构确定一对减速齿轮。该变速箱还是自动类型的并且具有相关的离合器EMB，所述离合器也在管理动力系统的监控系统42的整体控制下是自动类型的。
当驾驶员踩下油门时，驾驶员的将转矩传送向车轮的意愿被指示给监控系统42。同样，借助于操纵杆型、滚轮型、按钮型的界面装置44，所希望的向前或向后的移动方向被指示给监控系统42，所述界面装置至少能够指示所希望的运行状态：
-前进(D)；
-后退(R)；
-没有想要的移动(N)。
要接合的齿轮的选择由各个计算机通过服从经由专用的控制装置得到的来自驾驶员的指令或是以自动方式、或是以手动方式来管理。对于自动管理，减速齿轮的选择主要取决于界面位置(R，D)、油门踏板或制动踏板的踩踏深度、车辆速度、坡度、TEP或HY动力传动模式等等。对于手动管理，减速齿轮的选择主要取决于驾驶员经由专用控制装置的控制，所述专用控制装置为以下类型：界面操纵杆44，或者安置在底板上、仪表板上、方向盘附近的其它控制界面装置(如方向盘下方的控制盘)，或者向该系统指示改变减速齿轮的意愿的所有其它装置。
当该车辆在具有多变路面形状的道路上行驶时：界面装置44在位置D上，TEP模式和HY模式可由监控系统42交替选择，并且负责选择减速齿轮的自动装置可在任意时刻决定将变速箱BV安置在空挡上。这种在空挡上的安置例如能够使由变速箱的内部摩擦引起的力最小化，这些力妨碍车辆的前进，或者例如能够使过度减速的风险最小化，该风险由离合器的不合时宜的闭合引起。当该车辆不运动时，可由监控系统42选择变速箱的空挡，变速箱的减速齿轮被分离。
当发生由通过切断接触使车辆停止运行的要求引起的切断动力系统20的要求时，需要或是仅通过制动器、或是还通过变速箱和内燃机使车辆不动。在后一种情况下，为了能够通过传动装置使车辆不动，当动力系统20停机时需管理决定接合的策略，界面操纵杆44在位置D或R上，而不在空挡位置N上或停车位置上(如果该位置存在)。
当在“纯电动”(TEP)运行模式期间由驾驶员要求动力系统20停机时，该停机发生在车辆行驶或停止时，而界面操纵杆44在除空挡N之外的位置上并且变速箱BV由于TEP行驶的需求而位于空挡上，决定改变齿轮的自动装置选择要接合的合适的齿轮。在行驶模式D或R上，当变速箱BV的减速齿轮分离时该变速箱位于空挡上。要接合的齿轮可为任意的可用齿轮，但优选地为尽可能小的齿轮，以便提供尽可能小的减速比并且通过阻止发动机停止而最大程度地保持车辆状态。
根据所选的齿轮，为了遵循变速箱BV的构造限制(与同步器的保护、输入轴的最大可容许转速有关)，也为了遵循车况限制，自动装置期望车辆速度和变速箱BV的输出轴转速小于可调节的阈值VminBV，以接合齿轮。对于车况限制，也对于安全性限制，控制离合器EMB的自动装置期望接合齿轮并且期望车辆速度小于阈值VminEMB，以控制离合器EMB的闭合。为了确保实施齿轮的接合，也为了遵循车况限制，使实施动力系统20的切断(尤其是计算机中止)同步的自动装置期望接合齿轮并且期望离合器闭合，以允许停机。
图2示出了对于已描述的策略的曲线。切断驱动装置的阶段策略由通过切断接触使车辆停止运行的要求引起。
该图底部的曲线CVV示出了车辆速度的变化，该车辆速度的下降经过阈值VminBV和阈值VminEMB，以达到零千米/小时。该图上部的曲线CPL示出了界面操纵杆44的位置PL，此处该界面操纵杆在前进位置D上。
切断驱动装置的阶段策略由通过切断接触使车辆停止运行的要求引起。在曲线CPL的下方，要求切断的曲线DCR示出了在给定的时刻TDCR上由驾驶员发出要求切断动力系统20的指令，该曲线在时刻TDCR从要求切断的未要求状态DCR0转换到要求切断的工作状态DCR1。
在图2上，在第二曲线下方的第三曲线由附图标记CGMP表示，并且该曲线对应于动力系统20的状态，所述状态首先为工作状态GMP1。在时刻TDCR，动力系统20转换至一定时间间隔内的停机中间状态DGMP，之后在时刻TDM转换至停机状态GMP0。时刻TDM对应于实施切断动力系统的最后时刻。
曲线CGMP完整地示出了动力系统的停机阶段，该停机阶段包括由驾驶员发出要求切断的指令的子步骤的时刻TDCR、实施停机DGMP的时间间隔和转换至停机状态GMP0的最后时刻。在实施停机DGMP的时间间隔内发生了接合变速箱的减速齿轮的步骤和操控离合器闭合的步骤。
在图2上的第三曲线下方的第四曲线由附图标记RCBL表示，并且该曲线对应于目标齿轮，该目标齿轮首先为空挡，在所述空挡上所有减速齿轮被分离。在时刻TDCR之后并且在计算机的极短计算时间之后，目标齿轮在时刻TCR1变为第一减速齿轮R1。改变目标齿轮的时刻TCR1的条件为车辆速度需小于VminBV。因此，在图2所示的运行示例中，当车辆速度下降至阈值VminBV之下时，改变目标齿轮的时刻TCR1发生，经过该阈值的现象由曲线CVV上的点P1标出。
在图2上的第四曲线下方的第五曲线RCR对应于当前齿轮，该当前齿轮首先为所有减速齿轮被分离的空挡。在从时刻TCR1起实施接合齿轮的时间间隔TENG之后，当前齿轮在时刻TR1变为与目标为第一减速齿轮R1的目标齿轮R1一致。
在接合变速箱的减速齿轮的步骤中，第四曲线RCBL和第五曲线RCR分别示出了接合齿轮的目标子步骤和切实地接合该齿轮的子步骤。
在图2上的第五曲线下方的第六曲线由附图标记CBLEMB表示，并且该曲线对应于离合器状态目标，该离合器状态目标首先为断开要求EMB0。在接合减速齿轮的时刻TR1之后，在时刻TCEMB，离合器状态目标CBLEMB转换至闭合要求。设定离合器闭合的时刻TCEMB的条件为车辆速度需小于VminEMB。因此，在图2所示的运行示例中，当车辆速度下降至阈值VminBV之下时，设定离合器闭合的时刻TCEMB发生，经过该阈值的现象由曲线CVV上的点P2标出。
在图2上的第六曲线下方的第七曲线由附图标记ETEMB表示，并且该曲线对应于离合器状态，该离合器状态首先为断开状态EMB0T。在从设定离合器闭合的时刻TCEMB起实施离合器闭合的时间间隔TRF之后，离合器在时刻TEMBF变为允许传送转矩的闭合状态EMBFT。
在操控离合器闭合的步骤中，第六曲线CBLEMB和第七曲线ETEMB分别示出了对应于闭合的目标子步骤和实施所述闭合的子步骤。
在实施切断动力系统的阶段结束时，所述动力系统转换至停机状态GMP0的时刻TDM在离合器转换至闭合状态EMBFT的时刻TEMBF之后。因此，在实施动力系统20切断(尤其是计算机中止)时，期望接合变速箱的减速齿轮，并且期望离合器闭合在静止时的接合位置。
有利地，经由离合器EMB和变速箱BV使内燃机MTH与并联式混合动力车辆10的前车桥的车轮16接合的策略能够避免由驾驶员操控操纵杆带来的所有困难。该策略还有利于变速箱内部的致动器的任务剖面(profilde mission)，这些致动器不需要设置止动件或用于接合的其它部件。而且，该接合至少由于按顺序进行的切断内燃机的步骤、接合减速齿轮的步骤和操控离合器(包括用于控制车辆速度的参数)的步骤而更为可靠。
通过考虑界面操纵杆44在前进位置D上并且接合变速箱的前进齿轮，该控制方法已被描述。该方法可可被应用于界面操纵杆在后退位置R上并且接合变速箱的后退齿轮的情况。运行原理不改变。该方法可被应用于变速箱不被强制在空挡运行模式N上的情况或所述变速箱不被强制控制成由于可由界面操纵杆在车辆要停机时占据的确定位置的停车锁止的情况，这种停车锁止的强制控制由驾驶员在车辆不动并且驱动装置完全停止之后启动。
在变型中，内燃机驱动后车桥的车轮，并且电动混合动力系统驱动并联式混合动力车辆的前车桥的车轮。

Claims (10)

1.一种动力系统(20)的控制方法，所述动力系统具有经由离合器(EMB)联接的内燃机(MTH)和自动变速箱(BV)并且用于并联式混合动力车辆(10)的车桥(12，14)中的一个(12)，所述并联式混合动力车辆能够在为所述并联式混合动力车辆的所述车桥中的另一个(14)设置的电机(MELAR)的作用下行驶，所述方法包括由通过切断接触使车辆停止运行的要求(TDCR)引起的驱动装置停机阶段(TDCR，DGMP，TDM)，而所述动力系统(20)的变速箱(BV)被控制成以前进(D)或后退(R)的运行模式中的一个来运行，同时减速齿轮分离，所述驱动装置停机阶段包括按顺序进行的接合变速箱的减速齿轮(R1)的步骤(TCR1，TENG，TR1)和操控离合器闭合的步骤(TCEMB，TRF，TEMBF)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，期望车辆速度或变速箱(BV)的输出轴转速小于阈值VminBV，以接合齿轮，并且期望车辆速度小于阈值VminEMB，以控制离合器(EMB)的闭合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，接合变速箱的减速齿轮(R1)的步骤包括接合齿轮的目标子步骤(TCR1)和切实地接合所述齿轮的子步骤(TR1)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，接合齿轮的目标子步骤(TCR1)的条件为车辆速度或变速箱(BV)的输出轴转速小于阈值VminBV。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，操控离合器闭合的步骤包括闭合的目标子步骤(TCEMB)和实施所述闭合的子步骤(TEMBF)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，闭合离合器的目标子步骤(TCEMB)的条件为车辆速度小于阈值VminEMB。
7.根据权利要求1至4和6中任一项所述的方法，其特征在于，在实施切断动力系统(20)的阶段结束(TDM)时，期望接合变速箱的减速齿轮，并且期望离合器闭合在静止时的接合位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，实施切断动力系统(20)的阶段的结束(TDM)包括计算机的中止。
9.根据权利要求1至4、6和8中任一项所述的方法，其特征在于，驱动装置停机阶段(TDCR，DGMP，TDM)包括一段时间间隔内的停机中间状态(DGMP)，之后转换至停机状态(GMP0)，接合变速箱的减速齿轮的步骤(TCR1，TENG，TR1)和操控离合器闭合的步骤(TCEMB，TRF，TEMBF)发生在停机中间状态(DGMP)下的时间间隔内。
10.一种包括车桥系统(12)和另一车桥(14)的并联式混合动力车辆(10)，所述车桥系统包括具有内燃机(MTH)和自动变速箱(BV)的动力系统(20)，所述内燃机与所述自动变速箱之间经由离合器(EMB)联接，所述另一车桥能够使所述并联式混合动力车辆在电机(MELAR)的作用下行驶，所述车辆包括设置有计算机的控制系统(42，42L)，所述计算机实施符合上述权利要求中任一项所述的控制方法，以便能够在通过切断接触使车辆停止运行的要求(TDCR)下实施驱动装置停机阶段(TDCR，DGMP，TDM)，而动力系统(20)的变速箱(BV)被控制成以前进(D)或后退(R)的运行模式中的一个来运行，同时减速齿轮分离。
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